トランス・トランスレーションの分子メカニズム

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20380057
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 姫野 俵太 Hirosaki University, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 研究員 (80034635)
• Keywords: tmRNA / trans-translation / ribosome / molecular mimicry / SmpB / translation

Research Abstract

トランス・トランスレーションは、情報分子mRNAと情報を読みとる分子tRNAの両方の機能を果たすキメラ分子tmRNAの働きにより、停滞した翻訳を解消し、結果として2本の情報分子から1本のキメラペプチドを合成する変則的翻訳システムである。そして、この変則的翻訳により生じた異常タンパク質に分解の目印を与える。本研究は、我々が新しく提案した「tmRNA結合タンパク質がtRNAおよびmRNAを分子擬態する」という新しい概念に基づいで、この変則的翻訳システムの分子メカニズムの解明を目指すものである。
1.SmpBのC末端領域(mRNAを分子擬態する部分)に様々な変異を導入し、ステップごとの反応速度に与える効果を解析した。C末端領域を欠失させると、欠失させた長さに応じて第1ステップおよび第2ステップにおける反応速度がいずれも低下した。C末端領域(133-160)に1アミノ酸置換を導入したところ、147番目のトリプトファン残基を置換させると第1ステップにおける反応速度が著しく低下したが、EF-TuによるGTP加水分解活性には影響を与えなかった。
2.SmpBのC末端領域に相当するペプチドを合成し、ステップごとの反応に対する阻害効果を調べたところ、第1ステップ全体に対しては阻害効果を示したが、EF-TuによるGTP加水分解活性には影響を与えなかった。
以上の結果は、「tmRNA結合タンパク質がtRNAおよびmRNAを分子擬態する」という仮説を強く指示するものであった。

Research Products

• [Journal Article] Role of the C-terminal tail of SmpB in the early stage of trans-translation. (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: RNA (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Removal of a ribosome small subunit-dependent GTPase confers salt-resistance on Escherichia coli cells. (2009)
  • Author(s): Hase, Y., Yokoyama, S., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: RNA 15 Pages: 1766-1774
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trans-translation by tmRNA and SmpB. (2009)
  • Author(s): Une, M., Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp.Ser. 53 Pages: 305-306
• [Journal Article] Physiological role of RsgA in ribosome biogenesis. (2009)
  • Author(s): Hase, Y., Yokoyama, S., Kimura, T., Goto, S., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp.Ser. 53 Pages: 307-308
• [Journal Article] 2つのtRNA/mRNAハイブリッド-トランス・トランスレーション- (2009)
  • Author(s): 姫野俵太、栗田大輔、武藤あきら
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素(増刊:mRNAプログラム 多様性と非対称性の獲得戦略) 54 Pages: 2201-2206
• [Presentation] Role of the C-terminal tail of SmpB during tans-translation. (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Une, M., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: 23^<rd> tRNA workshop.
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 20100128-20100202
• [Presentation] Physiological role of RsgA in ribosome biogenesis. (2009)
  • Author(s): Hase, Y., Yokoyama, S., Kimura, T., Goto, S., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry.
  • Place of Presentation: Takayama
  • Year and Date: 20090927-20091001
• [Presentation] Trans-translation by tmRNA and SmpB. (2009)
  • Author(s): Une, M., Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry.
  • Place of Presentation: Takayama
  • Year and Date: 20090927-20091001
• [Presentation] Removal of robosome small subunit-dependent GTPase confers salt resistance on Escherichia coli cells. (2009)
  • Author(s): Hase Y., Yokoyama S., Muto A., Himeno H.
  • Organizer: 4th International Congress on Stress Responses in Biology and Medicine.
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 20090000
• [Presentation] リボソーム小サブユニット依存GTPaseの欠損による塩ストレス耐性の獲得 (2009)
  • Author(s): 長谷要一、横山晋一郎、武藤あきら、姫野俵太
  • Organizer: 第11回RNAミーティング
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 20090000
• [Presentation] 部位特異的ヒドロキシラジカルプロービングを用いたRsgAとリボソームの相互作用の解析 (2009)
  • Author(s): 菊地岳志、平田侑也、栗田大輔、長谷要一、木村天胤、武藤あきら、姫野俵太
  • Organizer: 第11回RNAミーティング
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 20090000
• [Presentation] tmRNA機能解析のための無細胞翻訳実験系の構築 (2009)
  • Author(s): 高田一馬、直枝智恵子、川添将仁、横山茂之、姫野俵太、竹本千重
  • Organizer: 第11回RNAミーティング
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 20090000